Olbersin paradoksi, joka tunnetaan myös nimellä pimeän yötaivaan paradoksi, on nimeltään ongelma, joka selittää, miksi taivas on pimeä yöllä. Palapeli esitettiin ensimmäisen kerran aikana, jolloin oletettiin, että maailmankaikkeus oli staattinen, laajuudeltaan ääretön ja äärettömän vanha. Näiden olettamusten perusteella näyttää siltä, että taivaan pitäisi olla kirkas, koska tähtiä olisi ääretön määrä, jotka peittäisivät kaikki taivaan pisteet. Paradoksi on nimetty Heinrich Olbersin mukaan. Ongelma oli kuitenkin tullut esiin useita kertoja aikaisemmin tähtitieteen historiassa, joka ulottuu 1826 -luvulle.
Varhaisin tunnettu viittaus paradoksiin tulee tähtitieteilijä Thomas Diggesiltä vuonna 1576, joka kohtasi ongelman kuvaillessaan ääretöntä maailmankaikkeutta, jossa tähdet jakautuvat satunnaisesti. Vuonna 1610 Johannes Kepler viittasi Olbersin paradoksi, joka osoitti, että maailmankaikkeuden on oltava rajallinen. Äärellisessä universumissa näytti kuitenkin olevan ongelma, joka oli se, että se romahtaisi itsekseen tähtien ja planeettojen vetovoiman vuoksi. Suurin osa tähtitieteilijöistä oletti siis, että maailmankaikkeus oli ääretön ja paradoksi säilyi.
Alustavat ehdotukset siitä, että suurin osa tähdistä oli liian kaukana näkyviä, hylättiin nopeasti. Jos maailmankaikkeus olisi äärettömän vanha, tähtien valolla olisi ääretön määrä aikaa päästä meihin, joten kaukaisimmatkin tähdet kirkastavat taivasta. Voidaan osoittaa matemaattisesti, että äärettömälle universumille, jolla on tasaisesti jakautuneet tähdet, koko taivaan on oltava yhtä kirkas kuin keskimääräinen tähti. Tähtien kirkkaus heikkenee etäisyyden myötä, mutta tähtien lukumäärä kasvaa etäisyyden kanssa ilman rajoituksia äärettömässä universumissa. Tehosteet poistuvat, jättäen kirkkaan taivaan.
Palapeliä yritettiin ratkaista useiden uusien satojen vuosien aikana. Yksi varhainen selitysyritys oli, että suurin osa tähtivalosta oli pölyn peitossa. Vaikka on totta, että galaksimme pölypilvet estävät sen suuret alueet näkymästä, jos tähtiä olisi ääretön määrä, lopulta kaikki pöly kuumentuisi ja hehkuisi aivan kuten tähdet.
Toinen ehdotus oli, että tähtiä ei jaettu sattumanvaraisesti, vaan ne järjestettiin ryhmiin, joiden välissä oli suuria tyhjiöitä. Tiedämme nyt, että näin on itse asiassa: tähdet on ryhmitelty galakseiksi, jotka on ryhmitelty klustereiksi ja superjoukkoiksi. Suurimmassa mittakaavassa maailmankaikkeus on kuitenkin homogeeninen ja Olbersin paradoksi, kuten Olbers itse kuvailee, sanoo, että jokaisen näkölinjan on päädyttävä tähtiin. Tällä tavalla ilmaistuna on selvää, että ei-satunnainen tähtien ryhmittymä voisi selittää pimeän taivaan vain, jos tähdet sattuisivat asettumaan toistensa taakse ja estämään toistensa valon-skenaario, jota kukaan ei voisi ottaa vakavasti.
Vasta Edwin Hubble havaitsi vuonna 1929, että maailmankaikkeus laajenee, ja päätös Olbersin paradoksiin esitteli itsensä. Nyt tiedetään, että havaittavissa oleva maailmankaikkeus laajenee nopeudella, joka kasvaa etäisyyden myötä, ja kun katsomme taaksepäin ajassa, saavutamme pienen tilavuuden ja valtavan tiheän kohdan. Tämä antaa kaksi syytä, miksi taivas on pimeä. Ensimmäinen ja tärkein syy on se, että maailmankaikkeudella on rajallinen ikä, joten tietyllä etäisyydellä olevien tähtien valolla ei olisi ollut aikaa päästä meihin. Toinen syy on se, että maailmankaikkeuden laajentuminen johtaa Doppler -muutokseen tähtien valossa, joka kasvaa etäisyyden myötä; tietyn etäisyyden yli kaikki valo siirtyisi näkyvän spektrin ulkopuolelle, jolloin kaikki tähdet olisivat näkymättömiä.